[미디어펜=나광호 기자]정부가 무탄소 가스터빈을 포함하는 에너지전환 정책을 추진 중인 가운데 수소를 연료로 사용하는 발전사업 포트폴리오를 강화하려는 노력이 이어지고 있다.
20일 업계에 따르면 미국은 바이든 행정부의 수소기금 1조6000억원 중 11%를 수소 터빈발전 연구개발(R&D)에 배정했고, 지멘스가 65~80MW급 발전기를 대상으로 수소혼소 실증평가를 마치는 등 유럽지역에서도 액화천연가스(LNG) 발전의 단계별 연료전환이 추진되고 있다.
미국 뉴저지주 린덴 코제너레이션 발전소/사진=한화임팩트
국내에서도 산업부·한국전력공사·발전공기업이 참여하는 '수소·암모니아 발전 실증 추진단'이 발족, 2028년까지 150MW급·혼소율 50% 실증을 완료할 방침이다. 또한 2035년 혼소율 30%를 상용화하고, 5년 뒤 이를 최대 100%까지 끌어올린다는 전략이다.
LNG 대신 수소를 연료로 쓰는 것은 이산화탄소(CO2)를 저감하기 위함으로, 수소전소(혼소율 100%) 발전설비는 CO2를 배출하지 않는 것으로 전해졌다. 그러나 2000℃ 이상의 온도를 견디고, 질소산화물(NOx) 발생을 제어할 수 있는 기술력도 필요하다. 특히 화염속도(초속 2.9m)는 가스발전 대비 8배 가량 빠르다는 점에서 부품·시스템 손상 또는 파손을 막을 수 있어야 한다.
세계 5번째로 발전용 대형 가스터빈을 만든 두산중공업은 독자기술로 5MW급 수소전소 연소기를 개발하는 중으로, 한국기계연구원과 300MW급 수소혼소 연소기도 만들고 있다.
1조5000억원 규모의 유상증자로 확보한 자금 중 일부도 수소터빈에 투자할 계획으로, 산·학·연 협력체계를 강화하는 등 우수 인력 육성 및 개발을 가속화하기 위한 노력도 기울이고 있다.
한국중부발전이 현대제철·두산중공업·현대엔지니어링과 손잡고 국내 최초로 중형급(80MW) 수소 전소터빈 실증사업을 벌이는 등 발전공기업들도 이같은 대열에 동참하고 있다. 이는 충남 당진 지역에 신규 발전소를 건설하는 프로젝트로, 예상 준공시점은 2027년이다.
남부발전도 두산중공업과 그린수소를 활용한 수소터빈 실증하고 있다. 두산중공업은 수소전소 연소기·수소터빈 부품 양산기술을 확보하고, 남부발전은 이를 적용한 수소복합발전소를 구축하겠다는 것이다. 남부발전이 운영 중인 복합화력발전소 내 가스터빈도 수소터빈으로 전환하기로 했다.
수소혼소 실증사업에 적용할 미국 PSM의 연소기/사진=한화그룹
한화그룹에서는 한화임팩트를 중심으로 국내외 경쟁력 강화가 이뤄지고 있다. 한화임팩트는 최근 미국 뉴저지주에서 172MW급 가스터빈 1기에 40% 수준의 수소혼소율을 적용하는 개조사업을 수주했고, 서부발전과 혼소율 최대 55%를 적용해 탄소배출량을 20% 가량 저감하는 프로젝트도 진행하고 있다.
한화임팩트는 미국 PSM과 네덜란드 토마센에너지 인수를 통해 트랙레코드와 원천기술을 보유하게 됐으며, 대형 발전기를 전환할 수 있는 솔루션 개발 등 경쟁력을 향상시킨다는 계획이다. 제너럴일렉트릭(GE)·지멘스·미쓰비시(MHPS)를 비롯한 글로벌 OEM의 가스터빈에 공용으로 적용한 수소 연소기를 토대로 국내에서 15년 이상 가동 중인 설비를 개조하는 등 실적을 추가한다는 목표도 갖고 있다.
지멘스가 한국가스공사와 수소터빈 발전을 비롯한 분야에서 협력하고, GE의 HA클래스 가스터빈이 △안양열병합발전소 △내포열병합발전소 △통영천연가스발전소 △신세종복합발전소에 채택되는 등 외국계기업과의 협력도 이어지고 있다. GE는 체적 기준 혼소율 50%가 가능하며, 10년 안에 전소로 전환할 계획이라고 설명했다.
업계 관계자는 "수소터빈은 유럽엽합(EU)의 탄소국경조정제도를 비롯한 정책과 탄소배출권 가격 향상 전망 등으로 주목 받고 있는 발전방식"이라며 "재생에너지 확대에 따른 계통안정성을 확보하는 등의 장점이 있으나, 기존 LNG 발전급의 효율을 내면서도 경제성을 높이는 등 넘어야할 과제도 적지 않다"고 말했다.
[미디어펜=나광호 기자]